"Guss und Auto"

Stuttgart – Bad Cannstatt. Am Mittwoch, 20. April 2016 fand in der Aula der Wilhelm-Maybach-Schule der Techniktag „Guss und Auto“ statt.
Drei Referenten der Kolbenschmidt-Pierburg-Gruppe stellten über 100 Fachschülern, Lehrern und interessierten Gästen der Wilhelm-Maybach Schule Neuerungen bei der Kolbenherstellung, Gießverfahren und zukünftige Entwicklungen bei Zylinderkurbelgehäuse, Variable Ventilsteuerung und alternative Antriebstechnik vor.
Schulleiter Hans Prommersberger betonte in seiner Begrüßungsansprache, wie wichtig es für seine Schule sei, in der Technik am Ball zu bleiben. Diese Veranstaltung, die fünfte in der Reihe „Guss und Auto“, so Prommersberger, zeige den engen Kontakt, der im Interesse beider Partner sei.
Folke Heyer, Leiter der Presseabteilung des Unternehmens stellte die Kolbenschmidt-Pierburg Gruppe vor.

Reiner Holwein erklärt den Unterschied zwischen Aluminium und Stahlkolben.

Reiner Holwein, der die technische Produktunterstützung von Motor Service International MSI leitet, erläuterte Neuerungen bei der Kolbentechnologie.
Kolbenböden glichen bis vor kurzem einer Mondlandschaft, um die Verwirbelung der Verbrennungsgase zu verbessern. Heute sorgen andere Gemischbildungstechniken für eine gute Verwirbelung und die Kolbenböden sind glatt. Damit sind auch weniger Stellen exponiert, die eventuell überhitzt werden könnten.
Hart anodisierte Ringnuten verhindern Verschleiß und Mikroverschweißungen bei den Kolbenringen.
Vor allem in der ersten Ringnut entstünde sonst hoher Verschleiß. Ein eingelaufener Kolbenring würde Öl von unten in den Brennraum pumpen.
Im Ottomotor werden meist Aluminiumkolben eingesetzt. Teileloxierung dient als Schutz für den Kolbenboden, sie ist sozusagen die „Sonnenschutzcreme“. Randumschmelzung erhöht die Härte des Muldenrandes.
Beim Diesel werden zunehmend Stahlkolben eingesetzt. Bei einer Muldenrandtemperatur bis 520°C bietet hier Stahl mehr Sicherheit.
Bei Stahlkolben musste man früher alle 10-15 Kolben das Werkzeug tauschen und frisch einstellen. Durch die inzwischen gewonnene Erfahrung muss heute erst bei 180-200 Kolben ein Werkzeugwechsel erfolgen.
Der erste Golf-Prototyp mit Stahlkolben war sehr laut. Die Geräusche mussten stark entschärft werden. Der Anlagewechsel läuft durch die inzwischen entwickelte Form des Kolbenhemdes (Unterer Teil des Schaftes) mit weniger Geräuschen ab.

Motoren mit höheren Leistungsklassen brauchen Kühlkanäle.
Der Kühlkanal wird mit einem Salzring als Kern gegossen. Es darf keine Feuchtigkeit im Salzring sein, deshalb wird er erhitzt. Dadurch verdampft sämtliche Feuchtigkeit. Die Salzkerne werden nach dem Guss ausgespült und jeder Kolben wird mit Ultraschall auf Fehler geprüft.

Der Kühlkanal ist nur mit 70 Prozent Öl gefüllt.
Durch den Kühlkanal sind die thermisch belasteten Regionen bis 50 Grad kühler.
Der Kolben aus Stahl wird:
1. Geschmiedet
2. Bearbeitet
3. Reibgeschweißt
Die Kühlkanäle werden durch Reibschweißen hergestellt.
Kolbenschmidt hat eine Reibschweißanlage gekauft. Die Rohlinge müssen fettfrei sein, es dürfen keine Späne auf der Reibfläche liegen. Die Schweißstelle muss absolut sauber sein. Der Prozess ist also ziemlich aufwendig.
Nach der Schweißung erfolgt eine Wärmebehandlung.
Die Zu- und Ablaufbohrungen zu den Kühlkanälen werden bis auf 2/10 mm Restmaterial gebohrt. Die letzten 2/10 werden durcherodiert, damit keine Späne in die Kanäle fallen.
Stahlkolben für Dieselmotoren haben eine kleinere Kompressionshöhe. Das verringert auch die notwendige Bauhöhe des Motors.
Kolben, die heute in Standardfahrzeugen eingebaut werden, waren früher nur bei Highperformance-Fahrzeugen üblich.
Im Schwerlastbereich setzen die Hersteller fast nur noch Stahlkolben ein - keine Alukolben.

Michael Kopp erklärt Zylinderkurbelgehäuseguss
Michael Kopp ist Absolvent der Wilhelm-Maybach-Schule und erläutert, wie man mit verschiedenen Gussverfahren Zylinderkurbelgehäuse und Strukturteile herstellt.

Für Michael Kopp, einem Absolvent der Wilhelm-Maybach-Schule, war das Referat ein Heimspiel. Er absolvierte die Technikerschule in den 90-er Jahren und ist inzwischen an leitender Position bei Kolbenschmidt-Pierburg.
Er berichtete über die Konstruktion von Zylinder-Kurbelgehäusen. Wenn ein Konstrukteur eine Idee umsetzen möchte, sei es seine Kernkompetenz als Gießer, ihm zu helfen diese Idee umzusetzen.
Welche Funktionalität braucht der Motor? Welchen Beanspruchungen ist er ausgesetzt?
Auf Grund der Abkühlung verziehen sich alle Gussteile. Durch lokale schnelle Abkühlung kann man gezielte Verfestigungen erzeugen. Mittels Erstarrungssimulationen wird die Form geplant und durch Versuche optimiert um Lunker (Hohlräume) zu vermeiden. Konstrukteure und Gießer arbeiten eng zusammen. Konstrukteur kann nicht alle Wünsche der Gießer erfüllen. Viele Konflikte sind aber lösbar. In der Diskussion kommt oftmals heraus, dass man viele Dinge einfacher und preiswerter herstellen kann.
Die Gießerei Maschine für Druckguss. wiegt 33 t und ist 13 m hoch. Eine sehr große Investition.
Verschieden Gießverfahren müssen geplant werden. „Squeezcasting“ beispielsweise sei ein sehr aufwendiges Verfahren, das nur dann genutzt werde, wenn es keine andere Fertigungsmethode gibt.
Durch Hinterschnitte beim Eingießen von Laufbuchsen bleiben eingegossene Stahlbuchsen fest mit dem Trägermaterial verbunden. Diese Hinterschnitte werde wie ein Gewinde auf die Außenfläche der Laufbuchse gedreht.
Durch den Einsatz von Aluminium bei Fahrwerk und Karosserie werden immer mehr Strukturteile gegossen. Jedes Strukturteil erhält eine eingenadelte Nummer, das ist wegen der Zertifizierung der Bauteile notwendig.

Dr. Breuer erklärt die variable Ventilsteuerung
Dr.- ing Michael Breuer zeigt die verschiedenen Arten der variablen Ventilsteuerung und führt in alternative Antriebstechnik ein.

 

Dr.-Ing. Michael Breuer, Leiter Motorkomponenten und Thermodynamik in der Vorentwicklung der Kolbenschmidt Pierburg AG in Neuss, erklärte die von ihm entwickelte variable Ventilsteuerung.
Er stellte dabei auch verschiedene andere Systeme wie Multi Air von Fiat vor.
Obwohl dieses System viele Freiheitsgrade habe sei der Nachteil bei hydraulischen Systemen deren hohe flüssige Reibung.
Er verglich seine Uni Valve mit der von BMW entwickelten Valvetronic. Im Gegensatz zu BMW, wo einen Schlepphebel eingesetzt wird, betätigt die Nockenwelle einen Kipphebel bei Uni Valve.
Dr. Breuer erläuterte bei seinem zweiten Vortrag Alternative Antriebstechnik.
Noch sei die Maximalförderung von Rohöl nicht erreicht. Aber die Förderung wird immer aufwendiger und damit teurer.
Wenn man einen Tank verfährt erhält man durch die Verbrennung das dreifache Gewicht des Kraftstoffs als CO2. CO2 ist nicht nur schädlich, denn ohne Treibhausgas hätten wir auf der Erde -20°C. Aber der Ausstoß durch die fossile Verbrennung erhöht den Anteil von CO2 in der Atmosphäre auf fast das doppelte.
Alle Vorträge endeten mit der Aufforderung, Fragen an die Referenten zu stellen – wovon die Anwesenden regen Gebrauch machten.
Während der Pausen konnten die Teile angeschaut werden, die die Referenten zum „begreifen“ mitgebracht hatten. Interessierte Teilnehmer löcherten die Referenten mit Fragen die tiefgründig und fachkundig beantwortet wurden.

Im Schlusswort bedankte sich Moderator Gottfried Weitbrecht im Namen der Schule bei den Referenten der Kolbenschmidt-Pierburg Gruppe für deren praxisnahe Referate. „Wir fanden mit KSPG einen Partner, der die Schnittstelle zwischen Guss und Auto sehr gut darstellen kann.“ Vernetztes Denken ist hier kein Schlagwort, sondern zwingende Notwendigkeit, um bei der wachsenden Globalisierung die Standortvorteile Deutschland auszubauen. Schließlich würde es die Schule gerne sehen, wenn die Lehrer aktuelle Unterrichtsinhalte und die Absolventen einen angesehenen Arbeitsplatz mit Karrierechancen bekommen.
Die positiven Rückmeldungen und das Interesse der Teilnehmer zeigt, dass die Vortragsreihe „Guss und Auto“ auch weiterhin eine Zukunft hat – zum Vorteil beider Partner.

Aufmerksam verfolgen die Teilnehmer von Guss und Auto die Vorträge
Schüler, Lehrer und Gäste hören den Ausführungen der Referenten aufmerksam zu.